У повсякденній мові люди використовують терміни тепло і температура як взаємозамінні. Однак у галузі термодинаміки та фізики ці терміни мають дуже різне значення. Якщо ви намагаєтесь підрахувати, скільки тепла поглинається чимось, коли ви підвищуєте його температуру, вам слід зрозуміти різницю між ними і як розрахувати одне з іншого. Це можна зробити легко: просто помножте теплоємність нагріваної речовини на масу речовини та зміну температури, щоб знайти поглинене тепло.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Розрахуйте теплопоглинання за формулою:
Питання = мк∆Т
Питання означає тепло, що поглинається, м - маса речовини, що поглинає тепло, c - питома теплоємність та ∆Т- це зміна температури.
Перший закон термодинаміки та тепла
Перший закон термодинаміки стверджує, що зміна внутрішньої енергії речовини є сумою теплоти, що передається їй, і виконаної на ній роботи (або теплоти, що передається їй) мінус виконану роботу від це). "Робота" - це лише слово, яке фізики використовують для передачі фізичної енергії. Наприклад, перемішування чашки кави спрацьовує в рідині всередині неї, і ви працюєте над предметом, коли берете його або кидаєте.
Тепло - це ще одна форма передачі енергії, але вона має місце, коли два об’єкти мають різну температуру один до одного. Якщо ви поставите холодну воду в каструлю і ввімкнете плиту, полум'я нагріває сковороду, а гаряча каструля нагріває воду. Це підвищує температуру води і додає їй енергії. Другий закон термодинаміки диктує, що тепло надходить лише від більш гарячих предметів до більш холодних, а не навпаки.
Пояснена питома теплова потужність
Ключем до вирішення проблеми розрахунку теплопоглинання є концепція питомої теплоємності. Різним речовинам потрібна різна кількість енергії, щоб передати їм енергію, щоб підвищити температуру, а питома теплоємність речовини говорить вам, скільки це. Це величина, що має символ c і вимірюється в джоулях / кг градуса Цельсія. Коротше кажучи, теплоємність підказує, скільки теплової енергії (в джоулях) потрібно для підвищення температури 1 кг матеріалу на 1 градус С. Питома теплоємність води становить 4181 Дж / кг градуса С, а питома теплоємність свинцю - 128 Дж / кг градуса С. Це з першого погляду говорить вам, що для підвищення температури свинцю потрібно менше енергії, ніж води.
Розрахунок поглинання тепла
Ви можете використовувати інформацію в останніх двох розділах разом з однією простою формулою для розрахунку поглинання тепла в конкретній ситуації. Все, що вам потрібно знати, це речовина, що нагрівається, зміна температури та маси речовини. Рівняння:
Питання = мк∆Т
Ось, Питання означає тепло (те, що ви хочете знати), м означає масу, c означає питому теплоємність та ∆Т- це зміна температури. Ви можете знайти зміну температури, віднявши початкову температуру від кінцевої температури.
Як приклад, уявіть, як підвищити температуру 2 кг води з 10 до 50 градусів. Зміна температури ∆Т= (50 - 10) градусів C = 40 градусів C. З останнього розділу питома теплоємність води становить 4181 Дж / кг градуса С, тому рівняння дає:
Питання = 2 кг × 4181 Дж / кг градус C × 40 градусів C.
= 334 480 Дж = 334,5 кДж
Отже, для підвищення температури 2 кг води на 40 градусів Це потрібно близько 334,5 тис. Джоулів (кДж) тепла.
Поради щодо альтернативних одиниць
Іноді питома теплоємність дається в різних одиницях виміру. Наприклад, його можна вказати в джоулях / грам градусів С, калоріях / грам градусів С або джоулях / моль градусах С. Калорія - це змінна одиниця енергії (1 калорія = 4,184 джоуля), грами - 1/1000 кілограма, а моль (скорочена до моль) - одиниця, яка використовується в хімії. Поки ви використовуєте послідовні одиниці, формула вище буде виконуватися.
Наприклад, якщо питома теплоємність вказана в джоулях / грам градусу С, вкажіть масу речовини в грамів, або, як варіант, перетворіть питому теплоємність у кілограми, помноживши її на 1,000. Якщо теплоємність дана в джоулях / моль градусу С, найпростіше також вказати масу речовини в молях. Якщо теплоємність вказана в калоріях / кг градусу С, ваш результат буде в калоріях тепла замість джоулів, які ви зможете перетворити згодом, якщо вам потрібна відповідь у джоулях.
Якщо ви зустрічаєте Кельвіна як одиницю вимірювання температури (символ К), для змін температури це точно так само, як і за Цельсієм, тому вам насправді нічого робити не потрібно.